Question

【題目】硫酸鐵銨[aFe2(SO4)3·b(NH4)2SO4·cH2O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化等。某化工廠以硫酸亞鐵(含少量硝酸鈣)和硫酸銨為原料，設(shè)計(jì)如圖工藝流程制取硫酸鐵銨。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)硫酸亞鐵溶液加硫酸酸化的主要目的是________。

(2)下列物質(zhì)中最適合的氧化劑B是________。

a．NaClO b．H2O2 c．KMnO4 d．K2Cr2O7

(3)操作甲的名稱(chēng)是_____。

(4)上述流程中，氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，需加入少量______(填化學(xué)式)，檢驗(yàn)Fe2＋是否已全部被氧化的方法為_______________。

(5)稱(chēng)取14.00 g所得產(chǎn)品，將其溶于水配制成100 mL溶液，分成兩等份，向其中一份溶液中加入足量NaOH溶液，過(guò)濾、洗滌得到2.14 g沉淀；向另一份溶液中加入含0.05 mol Ba(NO3)2的溶液，恰好完全反應(yīng)，則該硫酸鐵銨的化學(xué)式為____。

Answer 1

【答案】增大溶液中SO42-的濃度，將Ca2＋轉(zhuǎn)化為沉淀，同時(shí)抑制Fe2＋水解 b 冷卻結(jié)晶 H2SO4 加入K3[Fe(CN)6]溶液，若生成藍(lán)色沉淀，則說(shuō)明亞鐵離子未全部被氧化 Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O

【解析】

原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸鈣沉淀，減壓過(guò)濾后加入過(guò)氧化氫氧化可生成硫酸鐵，加入硫酸銨，在80℃下反應(yīng)可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，
（1）硫酸亞鐵中亞鐵離子水解，硫酸可以抑制水解，硫酸根離子可以將鈣離子沉淀；
（2）加入氧化劑可氧化亞鐵離子，但應(yīng)避免引入新雜質(zhì)；
（3）硫酸鐵銨經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌；
（4）上述流程中，氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，防止鐵離子水解，用鐵氰化鉀溶液可以檢驗(yàn)亞鐵離子的存在；
（5）根據(jù)元素守恒結(jié)合發(fā)生的轉(zhuǎn)化來(lái)計(jì)算。

（1）加入硫酸，可增大溶液中SO42濃度，將Ca2+轉(zhuǎn)化為沉淀，生成CaSO4，同時(shí)抑制Fe2+水解；

故答案為：增大溶液中SO42-的濃度，將Ca2＋轉(zhuǎn)化為沉淀，同時(shí)抑制Fe2＋水解；

（2）為避免引入新雜質(zhì)，應(yīng)加入過(guò)氧化氫為氧化劑，還原產(chǎn)物是水；

故答案為：b；

（3）在80℃下反應(yīng)可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌，所以操作甲為冷卻結(jié)晶；

故答案為：冷卻結(jié)晶；

（4）上述流程中，氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，為防止鐵離子水解，要加適量的硫酸；檢驗(yàn)Fe2+是否已全部被氧化的方法是在溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，若生成藍(lán)色沉淀，可說(shuō)明含有亞鐵離子，則說(shuō)明亞鐵離子未全部被氧化；

故答案為：H2SO4；加入K3[Fe(CN)6]溶液，若生成藍(lán)色沉淀，則說(shuō)明亞鐵離子未全部被氧化；

（5）稱(chēng)取14.00g樣品，將其溶于水配置成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過(guò)濾洗滌得到2.14g沉淀，應(yīng)為Fe(OH)3，n[Fe(OH)3]=，向另一份溶液中加入0.05molBa(NO3)2溶液，恰好完全反應(yīng)，則n(SO42)=0.05mol，所以14.00g樣品中含有Fe2(SO4)3為0.02mol，n(SO42)為0.1mol，則(NH4)2SO4為0.1mol0.02mol×3=0.04mol，則m(H2O)=14.00g0.02mol×400g/mol0.04mol×132g/mol=0.72g，n(H2O)=，n[Fe2(SO4)3]:n[(NH4)2SO4]:n(H2O)=0.02:0.04:0.04=1:2:2，所以化學(xué)式為Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O；

故答案為：Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O。